木材化学性质是什么？

与木材的化学反应性有关的特性。木材是由纤维素、半纤维素和木质素等3种主要构造成分组成的。此外，木材还含有少量浸提物和灰分。浸提物的组成和含量因树种和其他因素不同而有较大变化（见木材提取物）。作为一个整体，木材的化学性质在很大程度上取决于各种成分的性质，是各种成分化学性质的综合表现。

纤维素、半纤维素和木质素的化学性质

纤维素和半纤维素是木材细胞壁物质的多糖部分，占木材干物质重量的70%左右；木质素是木材细胞壁物质的非糖部分，约占木材干物质重量的18～40%。①纤维素是化学性质相当稳定的物质，无色，不溶于水、醇和苯等中性溶剂，也不溶于稀碱溶液，难溶于稀酸。②半纤维素大都不溶于水，但可溶于稀碱及热的稀无机酸溶液。因多糖分子链上带有大量亲水羟基，故吸湿性很强。这些醇羟基在催化剂参加下可与酸酐、酰卤、羟酸、异氰酸酯等反应生成酯；与醛类化合物反应生成缩醛或半缩醛；与卤代烃反应生成相应的醚；还能和环氧化合物反应。③木质素是把微纤丝（见木材细胞壁构造）和木材细胞粘结在一起的多酚类大分子，微溶于稀碱溶液，不溶于一般溶剂，能耐盐水和稀酸，基本上是憎水物质。分子上有少量自由酚羟基，可发生酚羟基的一些典型反应。木质素对阳光，特别是阳光中的紫外波段较敏感，长期暴露在阳光下，易发生光致氧化降解反应，导致木材颜色变黄；对强氧化剂不稳定，易被氧化成小分子碎片。

木材化学性质与各种成分的关系

木材主要成分的化学性质决定了木材共同的化学特性：易燃，具吸湿性，耐盐水和稀酸侵蚀，不溶于水，在阳光下表面易变黄，有一定耐腐性等等。但木材的少量成分浸提物和木材的化学性质也有着不可分割的关系。浸提物的成分非常复杂，包括的化合物种类十分广泛，其组成随树种不同差异很大，对木材化学性质所起的作用也各不相同。木材的主要成分决定木材在化学上的共性，而浸提物则在很大程度上表现为不同树种木材的个性。

作为一种天然高分子复合材料，木材的化学性质是其化学成分在性质上和功能上相互补充、取长补短的结果。纤维素对光化学氧化有较强的抵抗能力，能对木材表层以下的木质素起保护作用，从而使起粘结作用，并赋予木材以一定刚性的木质素，不致因阳光长期照射而发生降解，导致木材自然解体；木质素的憎水性使木材具有湿强度，保证了木材在潮湿环境中或浸泡在水中仍能保持其整体性。浸提物中的某些成分对钻木虫或真菌有不同程度的毒性，使含这些成分的木材有一定的抗虫害、耐腐朽能力。正是由于木材化学成分的这些性质，才使木材具有相当好的耐久性，对使用环境，如温度、湿度变化，光照，稀的浚、碱、盐溶液，微生物侵害等，呈现相当好的化学稳定性，在许多方面优于其他材料，因而得到广泛的使用。

研究木材的化学性质，利用木材成分的化学反应特性，对木材的改性、生物化学转化、防腐保存及合理加工利用，都有指导意义。

见木材化学。

可以。木材加食盐芒硝是可改性用的。芒硝其实就是一种盐，硫酸盐类矿物芒硝族芒硝，经加工精制而成的结晶体。主含含水硫酸钠(Na2SO4·10H2O)。全国大部分地区均有分布。具有泻下通便，润燥软坚，清火消肿之功效。

预防木材被各种生物或非生物因子败坏的技术。又称木材防护。木材是由各种植物细胞所组成，主要成分是碳水化合物，特别在活细胞中含有丰富的糖类、淀粉、有机物和矿物质等成分，成为细菌、真菌、昆虫（包括白蚁）和海生钻孔动物（见木材生物危害缺陷）的营养源或栖息场所；在使用过程中还受到多种气候因子的风化、机械性损伤和接触酸碱等化学物质引起的腐蚀。以上这些因子最终都能导致木材变质败坏，直接影响木材品质及其使用，造成经济上巨大损失。因此林木从采伐后的贮运、加工和使用期间的各个环节都应重视保护工作。木材保护按其特点可分两部分：①木材保管。即原木和锯材（板方材等）在贮存期的保存。②木材防腐（防虫）或阻燃。针对各种用途的木材，如建筑材、枕木、电杆、坑木和桩材等进行防腐或阻燃。木材保护还可包括木材涂饰和改性，但这是以提高其外观装饰和增强木材特定性质为目的。

木材保护可按其目的、技术要求和经济效益等因素来选择适当有效的保护技术措施。主要有化学的和物理的两个途径：①化学防护。即用各种化学药剂如木材防腐剂、杀虫剂、防霉剂或阻燃剂等以涂、喷、浸或加压浸注等方法将其浸入木材内，使木材增强抗菌虫或阻燃等性能。②物理防护。采用木材干燥、防水湿、保持高湿度或与光热等绝缘等技术措施，使木材有可能阻断生物的危害或减轻其他因子对木材的不利影响。此外，20世纪60年代以来曾试用生物防治方法和生物工程技术来选育耐腐性强的树种，这些尚处在实验阶段。随着科学技术的发展，木材改性技术已见端倪。如木材的乙酰化、氰乙化或与其他材料的复合，如木塑复合材已开始生产，这将为木材保护开拓一个新途径。

木材抵抗各种化学药剂侵蚀破坏的能力。木材是由纤维素、半纤维素和木质素三种性质不同或有差别的高分子化合物构成的天然复合材料，一种化学药剂通常只能对其中一种或两种成分起作用，对其余的成分作用甚微，甚至不起作用。这就决定了木材对化学药剂呈现不同程度的耐受能力。当木材与药剂接触时，表面虽有部分破坏，但其耐腐蚀性在某些场合往往比一些金属制品好，加之价格低廉，容易加工，故常被用于制做贮存腐蚀性化工产品的容器。木材对各类化学物质的耐受性，与该物质的化学性质、浓度、作用时间的长短和温度的高低等一系列因素有密切关系。

中性溶剂的作用

中性有机溶剂和水在常温下对木材组织没有实质性的破坏作用，只能溶解其中的一些浸提物。随着温度升高，木材中的乙酰基会缓慢水解，生成乙酸，使木材酸度增大，pH值降至35～45，进而导致多糖缓慢水解，水溶物的量明显增多。用热水浸提木粉时，随着时间的延长，浸提物的量也持续增多。这和用冷水浸提时的结果有明显不同。

酸的作用

木材在常温下耐稀酸水解的抗性相当好，但浓度为60%的硫酸或37%的盐酸在室温下就能使木材多糖水解。浓度为2～3%的硫酸或盐酸，在100℃左右可使木材中的大部分半纤维素很快水解；纤维素因具有较高的结晶度，在相同条件下，水解速度要比半纤维素慢得多。

碱的作用

氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙等强碱的稀溶液，在常温下就能溶解数量可观的木材物质，主要是耐碱性较差的半纤维素，部分木质素和芳香族化合物。浓度为12%的氢氧化钠水溶液，在80℃时能把桦木多缩戊糖总量的80%溶解出来。浓度为1摩尔的氢氧化钠水溶液，在100℃就能使木材发生碱水解，生成多种简单芳香族产物。针叶树材主要生成香草酸；阔叶树材除生成香草酸外，还生成香草醛、丁香酸、丁香醛等。这些生成物都是木质素降解的产物。在100～180℃，浓度为4%的氢氧化钠溶液能使木材中的大部分木质素和半纤维素溶解。在碱性条件下，木材多糖很容易被氧化，同时伴随着解聚和重排反应。

盐的作用

温度低于100℃时，中性盐的水溶液对木材的作用与水对木材的作用大致相同。强酸弱碱盐和强碱弱酸盐的水溶液因发生水解，分别呈酸性或碱性，可导致木材成分发生水解。中性盐溶液在170℃也能使木材水解。二甲苯磺酸钠、水杨酸钠、苯甲酸钠等有机酸盐，在高温下能溶解阔叶树材中的大部分木质素和针叶树材的部分木质素。在过量亚硫酸存在下，硫化钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等的水溶液，都能溶解木材中的木质素。

氧化剂的作用

在常温下，空气中的氧对木材没有明显作用，在光照下能缓慢氧化其中的木质素，使材色变黄或加深。在高温下，氧气能氧化木材，甚至使木材燃烧。氯气、二氧化氯、次氯酸盐等主要和木质素反应，生成可溶性氯化物和氧化物。高锰酸钾、铬酸、氯酸、过氧化氢，过氧化钠、浓硝酸等强氧化剂，除了氧化木质素外，还能把多糖分子中的醇羟基氧化成羰基或羧基，并使多糖降解成分子量较小的产物。在试剂浓度大、反应温度高的剧烈条件下，上述强氧化剂能把木材中的成分氧化成草酸、挥发性酸和其他小分子化合物，并有二氧化碳气体生成。高碘酸与上述氧化剂不同，它主要和木材多糖反应，生成醛酸、二醛等产物，同时还与木质素反应，生成高碘酸木质素。硝基苯和碱性氧化铜溶液主要和木质素反应。

还原剂的作用

四氢硼化钠能把木材成分中的羰基还原成醇羟基，连二硫酸钠可和木材中的色素反应，对木材有漂白作用。

此外，烷基化试剂和酯化试剂等均能与木材成分反应，这对木材改性有重要意义。

     化学改性是指通过改性剂和木材细胞壁主要成分发生化学反应，形成稳定的共价键，从而减少木材中羟基数量，实现尺寸稳定化的一系列方法。改性剂有可能与木材中单一的羟基形成单一的共价键，也可能和两个以上的羟基形成化学交联。

      木材的乙酰化处理利用乙酰化试剂与木材羟基之间的酯化反应，显著提高木材的尺寸稳定性和耐腐性能，具有无毒无害、无污染的优点。早在1865年，为了生产醋酸纤维素就开发了乙酰化工艺，但直到1928年才将其应用在木材功能性改良领域。在乙酰化过程中，一个乙酰基只与一个羟基反应，并不发生聚合反应，乙酸是反应的副产物。用的乙酰化试剂包括氯乙酰、乙烯酮、硫代乙酸、乙酸酐等，其中乙酸酐最为常用。

      对于尺寸较大的木材通常采用的方法为液相法。常用的方法为使用吡啶作催化剂，将木材浸入乙酸酐和吡啶的混合液中，置于密闭的处理罐中，加热90-100℃，保持数小时(时间随处理材厚度而定)，随后排出未反应的处理液，对处理材进行干燥处理。这种方法的缺陷是处理材内吸取的过量药液的排除和催化剂吡啶的回收难度较大，工艺复杂。此外，还可以不用催化剂，用二甲苯或氯化烃等溶剂作稀释剂将醋酸酐稀释成浓度为25%的处理液，在温度100-130℃时，能使木材很好地乙酰化。因芳香烃没有膨胀木材，木材吸收处理液量减少，但其回收二甲苯的过程比分离催化剂要简单。

      除了液相法外，还可使用气相法对木材进行乙酰化处理。采用气相处理时，药品扩散速率与试件厚度平方成反比，因此气相处理只适合于处理薄单板。以下列举了常用的3种方法：①使用吡啶预处理，再于醋酸酐和吡啶的混合蒸汽中处理；②用尿素和硫酸铵的混合液前处理、干燥，再于醋酸酐蒸汽中气相处理；③用醋酸钾溶液前处理、干燥，再用等量的二甲基甲酰胺(DMF)和醋酸酐混合蒸汽处理。